VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. ·...

58
VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172 LITER MEREK SHARP Skripsi diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Elektro Oleh Mochamad Khoirudin NIM.5301415007 PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2019

Transcript of VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. ·...

Page 1: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP

COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP)

LEMARI PENDINGIN 172 LITER MEREK SHARP

Skripsi

diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar

Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Elektro

Oleh

Mochamad Khoirudin

NIM.5301415007

PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2019

Page 2: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

ii

PERSETUJUAN PEMBIMBING

Skripsi dengan judul “VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT

OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172 LITER MEREK

SHARP” ini telah disetujui oleh Pembimbing untuk diajukan ke sidang panitia ujian

skripsi pada:

Hari : Rabu

Tanggal : 25 September 2019

Mengetahui,

a.n Ketua Jurusan Teknik Elektro Pembimbing

Drs. Agus Suryanto, M.T. Drs. Said Sunardiyo, M.T.

NIP. 196708181992031004 NIP. 196505121991031003

Sekretaris Jurusan Teknik Elektro

Page 3: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

iii

PENGESAHAN KELULUSAN

Skripsi dengan judul “VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP

COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172 LITER

MEREK SHARP” ini telah dipertahankan di hadapan Sidang Panitia Ujian Skripsi

Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang pada tanggal 25 September 2019

Oleh

Nama : Mochamad Khoirudin

Program Studi : Pendidikan Teknik Elektro

Ketua Sekretaris

Drs. Agus Suryanto, M.T.

NIP. 196708181992031004

Drs. Agus Suryanto, M.T.

NIP. 196708181992031004

Penguji I Penguji II Penguji III

Drs. Henry Ananta, M.Pd., IPM

NIP. 195907051986011002

Drs. Agus Murnomo, M.T.

NIP. 195506061986031002

Drs. Said Sunardiyo, M.T.

NIP. 196505121991031003

Mengetahui,

Dekan Fakultas Teknik

Dr. Nur Qudus, M.T., IPM

NIP. 196911301994031001

PERNYATAAN

Page 4: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

iv

Saya yang bertanda tangan dibawah ini:

Nama : Mochamad Khoirudin

NIM : 5301415007

Tempat, Tanggal Lahir : Batang, 13 Mei 1997

Alamat : Jl. Kyai Sambong, Gang Melati RT 2/4 No. 17,

Sambong Tengah, Batang

Menyatakan bahwa yang tertulis di dalam skripsi ini benar-benar hasil karya saya

sendiri, bukan jiplakan dari karya tulis orang lain, baik sebagian atau seluruhnya.

Pendapat atau temuan orang lain yang terdapat dalam skripsi ini dikutip atau dirujuk

berdasarkan kode etik ilmiah. Apabila di kemudian hari terbukti skripsi ini adalah

hasil jiplakan dari karya tulis orang lain, maka saya bersedia menerima sanksi

sesuai dengan ketentuan yang berlaku.

Semarang, 15 Agustus 2019

Mochamad Khoirudin

NIM. 5301415007

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

MOTTO

Page 5: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

v

▪ Barang siapa yang menghendaki kebaikan di dunia maka dengan ilmu.

Barang siapa yang menghendaki kebaikan di akhirat maka dengan ilmu.

Barang siapa menghendaki keduanya maka dengan ilmu (HR Bukhori dan

Muslim)

▪ Jangan pernah melupakan sejarah, ini akan membuat dan mengubah siapa

diri kita (Ir. Soekarno)

▪ Bergerak atau tergantikan (Mochamad Khoirudin)

PERSEMBAHAN:

Skripsi ini saya persembahkan sebagai

ungkapan terima kasih kepada:

• Kedua orang tuaku Bapak Moch. Bejo

dan Ibu Komariyah.

• Desi Nofiyati, S.Pd.

• Almamaterku Universitas Negeri

Semarang.

Page 6: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

vi

SARI

Mochamad Khoirudin, 2019. Variasi Filter-Drier Terhadap Coefficient Of

Performance (COP) Lemari Pendingin 172 Liter Merek SHARP. Skripsi.

Pendidikan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang.

Pembimbing I, Drs. Said Sunardiyo, M.T.

Proses perbaikan terhadap lemari pendingin harus mengganti filter-drier

baru. Pengaruh hasil variasi filter-drier terhadap nilai COP diteliti pada penelitian

ini. Jenis filter-drier yang digunakan pada penelitian ini yaitu filter isi dan

menggunakan penelitian eksperimen. Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan

nilai COP paling efisien pada keadaan kabin tanpa beban terhadap variasi yang telah

dilakukan. Variasi yang dilakukan adalah melakukan penambahan dan

pengurangan panjang 2cm dari panjang normal 7cm pada filter isi. Penambahan dan

pengurangan panjang dilakukan dengan teknik sambung swagging. Berdasarkan

hasil penelitian, penelitian ini menghasilkan nilai COP yang paling efisien selama

100 menit pengujian adalah filter-drier isi dengan panjang 5cm karena mempunyai

peningkatan nilai COP sebesar 10%, selisih nilai arus 0.02A, dan cepat mencapai

suhu kabin di menit ke-59 serta ada 3 kali jumlah clocking thermostat tercapai

Kata kunci: efisien, filter-drier, nilai COP, tekanan, variasi

Page 7: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

vii

PRAKATA

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-

Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Variasi Filter-

drier Terhadap Coefficient Of Performance (COP) Lemari Pendingin 172 Liter

Merek SHARP” dengan baik.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini tidak akan dapat

terselesaikan tanpa bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu dengan segenap

kerendahan hati penulis ucapkan terima kasih kepada:

1. Prof. Dr. Fathur Rokhman, M. Hum. Rektor Universitas Negeri Semarang atas

kesempatan yang telah diberikan kepada penulis untuk menyelesaikan Studi

Strata Satu di Universitas Negeri Semarang.

2. Dr. Nur Qudus, M.T., IPM. Dekan Fakultas Teknik yang telah mengesahkan

skripsi ini.

3. Dr.-Ing Dhidik Prastiyanto, S.T., M.T. Ketua Jurusan Teknik Elektro yang telah

memberikan kemudahan administrasi selama perijinan pelaksanaan penelitian.

4. Drs. Said Sunardiyo, M.T. Dosen Pembimbing yang telah memberikan

bimbingan dengan penuh kesabaran hingga selesainya skripsi ini.

5. Drs. Henry Ananta, M.Pd., IPM. selaku dosen Penguji I yang telah memberikan

masukan berupa saran, perbaikan, dan tanggapan dalam penelitian ini.

6. Drs. Agus Murnomo, M.T. selaku dosen Penguji II yang telah memberikan

masukan berupa saran, perbaikan, dan tanggapan dalam penelitian ini.

Page 8: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

viii

7. Bapak/Ibu Dosen Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang yang telah

memberikan bekal ilmu pengetahuan, bimbingan, dan motivasi selama penulis

menimba ilmu di Universitas Negeri Semarang.

8. Ibu Kepala SMK Negeri 3 Pekalongan telah memberikan ijin untuk

melaksanakan penelitian di sekolah yang saya tuju.

9. Bapak Kepala Jurusan Teknik Pendingin dan Tata Udara SMK Negeri 3

Pekalongan yang telah memandu selama kegiatan penelitian berlangsung.

10. Keluarga tercinta Bapak Moch. Bejo, Ibu Komariyah dan adikku Aisyiah Nur

Aeni atas segala doa dan dukungan yang selalu memotivasi saya dalam

menyelesaikan skripsi ini.

11. Teman-teman Pendidikan Teknik Elektro Rombel PTE 1 2015 yang telah

membantu dan memberikan dukungan untuk menyelesaikan skripsi ini.

12. Desi Nofiyati, S.Pd. yang selalu memberikan semangat dan dukungan serta

menjadi tempat bercerita baik suka maupun duka saat menyelesaikan skripsi

ini.

13. Teman-teman organisasi BEM KM UNNES, Sekolah Kader Bangsa, dan Gema

Teknika FT Unnes, yang telah membantu dan memberikan dukungan untuk

menyelesaikan skripsi ini.

Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca serta dapat bermanfaat

bagi semua pihak khususnya dunia pendidikan.

Semarang, 15 Agustus 2019

Penulis

Page 9: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i

PERSETUJUAN PEMBIMBING ................................................................... ii

PENGESAHAN KELULUSAN ..................................................................... iii

PERNYATAAN .............................................................................................. iv

MOTTO DAN PERSEMBAHAN .................................................................. v

SARI ................................................................................................................ vi

PRAKATA ...................................................................................................... vii

DAFTAR ISI ................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL ........................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ......................................................................... 1

1.2 Identifikasi Masalah ................................................................................ 12

1.3 Pembatasan Masalah ............................................................................... 12

1.4 Perumusan Masalah ................................................................................ 14

1.5 Tujuan Penelitian .................................................................................... 14

Page 10: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

x

Halaman

1.6 Kegunaan Penelitian ............................................................................... 14

1.7 Penegasan Istilah .................................................................................... 15

BAB II LANDASAN TEORI ......................................................................... 16

2.1 Kajian Pustaka ........................................................................................ 16

2.2 Teori Penunjang ...................................................................................... 18

2.2.1 Siklus Refrigerasi dan Pengkondisian Udara ....................................... 18

2.2.1.1 Sistem Kompresi Uap ........................................................................ 18

2.2.1.2 Siklus Refrigerasi Carnot ................................................................... 19

2.2.1.3 Siklus Kompresi Uap Ideal ................................................................ 21

2.2.1.4 Siklus Kompresi Uap Aktual ............................................................. 22

2.2.2 Filter-drier ............................................................................................ 23

2.2.3 Diagram Mollier (Diagram Tekanan-Entalphi) .................................... 23

2.2.4 Coefficient Of Performance (COP) ..................................................... 24

2.2.5 Cara Menghitung Coefficient Of Performance (COP) ......................... 27

2.2.5.1 Cara Manual ....................................................................................... 28

2.2.5.2 Menggunakan Software CoolPack .................................................... 31

2.2.6 Refrigerant ............................................................................................ 34

Page 11: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

xi

Halaman

2.3 Kerangka Berpikir .................................................................................. 36

BAB III METODE PENELITIAN .................................................................. 37

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ................................................................. 37

3.2 Desain Penelitian .................................................................................... 38

3.3 Alat dan Bahan Penelitian ...................................................................... 39

3.3.1 Spesifikasi Kulkas ............................................................................... 39

3.3.2 Pekerjaan Pipa Refrigerant .................................................................. 42

3.3.2.1 Peralatan Pengelasan ........................................................................ 42

3.3.2.2 Peralatan Pemotong Pipa .................................................................. 43

3.3.3 Tes Tekan ............................................................................................. 44

3.3.3.1 Manifold Gauge ................................................................................ 45

3.3.3.2 Pompa Vakum .................................................................................. 45

3.4 Parameter Penelitian ............................................................................... 48

3.4.1 Tekanan ................................................................................................ 48

3.4.2 Suhu ..................................................................................................... 48

3.4.3 Waktu ................................................................................................... 49

3.4.4 Kuat Arus .............................................................................................. 49

Page 12: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

xii

Halaman

3.5 Teknik Pengumpulan Data ..................................................................... 50

3.5.1 Teknik Observasi ................................................................................. 51

3.5.2 Teknik Studi Dokumenter .................................................................... 52

3.5.3 Teknik Pengukuran .............................................................................. 52

3.6 Tahap Kalibrasi Alat Ukur ....................................................................... 52

3.7 Prosedur Pengambilan Data ..................................................................... 53

3.7.1 Pemeriksaan Peralatan Sebelum Pengujian .......................................... 54

3.7.2 Instalasi Peralatan Pengujian ................................................................ 54

3.7.3 Pekerjaan Variasi Filter-drier ............................................................... 55

3.7.4 Pemvakuman Instalasi .......................................................................... 58

3.7.5 Menguji Kebocoran Instalasi ................................................................ 59

3.7.6 Pengisian Refrigerant ............................................................................ 59

3.7.7 Pengambilan Data Pengujian ................................................................ 61

3.8 Teknik Analisis Data .............................................................................. 63

3.8.1 Teknik Analisis Data Statistik Deskriptif ............................................ 63

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 64

4.1 Deskripsi Data ......................................................................................... 64

Page 13: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

xiii

Halaman

4.1.1 Data Sampel Uji Filter .......................................................................... 66

4.2 Perhitungan Nilai COP ........................................................................... 68

4.2.1 Menggunakan Aplikasi CoolPack ........................................................ 68

4.2.2 Menggunakan Cara Manual .................................................................. 69

4.3 Analisis Data ............................................................................................ 72

4.3.1 Analisis Hasil Nilai COP, Tekanan, dan Kuat Arus ............................. 72

4.3.2 Analisis Pengaruh Perubahan Temperatur Refrigerant Evaporating

Terhadap Waktu ................................................................................... 75

4.3.3 Analisis Tercapainya Mati Kompresor (Thermostat Tercapai)

Terhadap Waktu Pengujian .................................................................. 76

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 78

5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 78

5.2 Saran ........................................................................................................ 79

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 80

LAMPIRAN .................................................................................................... 83

Page 14: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

xiv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Kerangka pH Diagram R-22 ....................................................... 2

Gambar 1.2 Tekanan, Suhu, dan Entalphi pada pH Diagram ......................... 3

Gambar 1.3 Proses Refrigerasi pada pH Diagram .......................................... 4

Gambar 1.4 Filter-drier .................................................................................. 9

Gambar 2.1 Sistem Kompresi Uap................................................................... 18

Gambar 2.2 Siklus Mesin Carnot ..................................................................... 19

Gambar 2.3 Diagram Suhu-Entropi Siklus Refrigerasi Carnot ........................ 20

Gambar 2.4 Diagram Tekanan-Entalphi Siklus Kompresi Uap ....................... 21

Gambar 2.5 Perbandingan Antara Diagram Siklus Kompresi Uap Ideal

dengan Aktual .................................................................................................. 22

Gambar 2.6 Keterangan Diagram Mollier (Tekanan-Entalphi) ....................... 23

Gambar 2.7 a Diagram Skematik Komponen Kulkas ...................................... 25

Gambar 2.7 b Diagram pH Kulkas ................................................................... 25

Gambar 2.8 a Garis Pressure ............................................................................ 28

Page 15: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

xv

Halaman

Gambar 2.8 b Menggambar Garis 1-2 ............................................................. 29

Gambar 2.8 c Menggambar Garis 3-4 .............................................................. 30

Gambar 2.9 Pengaturan Pilihan Jenis Refrigerant ........................................... 31

Gambar 2.10 Memulai Pengisian Data Perhitungan ........................................ 32

Gambar 2.11 Isian Data Siklus Pengujian........................................................ 32

Gambar 2.12 Garis 1-4 Perhitungan COP ........................................................ 33

Gambar 2.13 Cara Melihat Informasi Kalkulasi .............................................. 33

Gambar 2.14 Informasi Detail Nilai Kalkulasi ................................................ 34

Gambar 3.1 Desain Penelitian .......................................................................... 38

Gambar 3.2 Hasil Variasi Filter-drier ............................................................ 39

Gambar 3.3 Skema Instalasi Peralatan Pengujian ............................................ 40

Gambar 3.4 Kelistrikan Kulkas ........................................................................ 41

Gambar 3.5 Peralatan Las ................................................................................ 42

Gambar 3.6 Pemotong Pipa Refrigerant .......................................................... 43

Gambar 3.7 Grafik Tes Tekan .......................................................................... 44

Gambar 3.8 Manifold Gauge............................................................................ 45

Gambar 3.9 Grafik Tekanan Vakum ................................................................ 46

Page 16: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

xvi

Halaman

Gambar 3.10 Pompa Vakum ............................................................................ 47

Gambar 3.11 Digital Clamp Tester .................................................................. 49

Gambar 3.12 a Diagram Alir Penelitian ........................................................... 50

Gambar 3.12 b Diagram Alir Penelitian .......................................................... 51

Gambar 3.13 a Diagram Alir Prosedur Pengambilan Data .............................. 53

Gambar 3.13 b Diagram Alir Prosedur Pengambilan Data .............................. 54

Gambar 3.14 Hasil Potong Filter-drier ............................................................ 55

Gambar 3.15 Hasil Swagging .......................................................................... 56

Gambar 3.16 Hasil Filter-drier Setelah Dilakukan Variasi ............................. 56

Gambar 3.17 Hasil Pengelasan Pada Sistem Kulkas ....................................... 57

Gambar 3.18 Refrigerant Slider ....................................................................... 62

Gambar 4.1 Diagram Mollier R-134a yang digunakan untuk Perhitungan

COP .................................................................................................................. 69

Gambar 4.2 Tercapainya Waktu Thermostat ................................................. 76

Page 17: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

xvii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1 Nilai Ozon Depletion Potential (ODP) Refrigerant ......................... 7

Tabel 1.2 Katalog Produk Filter-drier hvacpartners.com ................................ 10

Tabel 3.1 Rincian Pelaksanaan Penelitian ....................................................... 37

Tabel 3.2 Instrumen Pengisian Pengujian ........................................................ 63

Tabel 4.1 Data Sampel Uji Filter Isi dengan Panjang Normal 7cm ................. 66

Tabel 4.2 Data Sampel Uji Filter Isi dengan Panjang 5 cm ............................. 66

Tabel 4.3 Data Sampel Uji Filter Isi dengan Panjang 9 cm ............................. 67

Tabel 4.4 Hasil Nilai COP Menggunakan Aplikasi CoolPack ........................ 68

Tabel 4.5 Hasil Sampel Pengujian Suction dan Discharge .............................. 70

Tabel 4.6 Hasil Nilai H1, H2, dan H4 Filter Isi ............................................... 70

Tabel 4.7 Hasil Nilai Efek Refrigerasi dan Kerja Kompresor Filter Isi .......... 71

Tabel 4.8 Hasil Nilai COP Menggunakan Cara Manual .................................. 71

Tabel 4.9 Hasil Nilai COP, Tekanan, dan Kuat Arus ..................................... 72

Tabel 4.10 Perubahan Temperatur Refrigerant Evaporating Terhadap

Waktu Uji ........................................................................................................ 75

Page 18: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Lemari pendingin atau kulkas merupakan suatu alat yang digunakan untuk

memindahkan panas tanpa menghilangkan energi melalui suatu fluida zat pendingin

yang disebut refrigerant. Kulkas pada umumnya terdiri dari bagian freezer dan

bagian kabin. Bagian freezer digunakan untuk mengawetkan atau membuat es

sedangkan bagian kabin berguna untuk penyegar bahan makanan, namun ruang

lingkup terbatas hanya untuk keperluan rumah tangga (Daryanto, 2007:148).

Agar performa mesin refrigerasi untuk memindahkan panas tetap maksimal,

tentu dibutuhkan refrigerant yang tidak beracun dan tidak mudah terbakar.

Disamping itu zat pendingin tersebut mempunyai karakteristik unik yaitu memiliki

titik didih rendah, panas laten tinggi, tekanan yang stabil, mudah mengembun pada

suhu ruang, mudah bercampur dengan oli pelumas, serta memiliki nilai ozone

depletion potential (ODP) sama dengan nol (Wang, 2000:9.7).

Sistem refrigerasi merupakan siklus tertutup karena mengalir didalam suatu

pemipaan, sehingga dapat bersirkulasi secara konstan dan seimbang (Sapto &

Hasan, 2008:118). Prinsip kerja kulkas sama halnya dengan prinsip kerja sistem

refrigerasi pada umumnya. Perbedaan didalam aplikasi penggunaan sistem

refrigerasi terletak pada komponen yang menyusun atas kebutuhan sistem

pendinginan tertentu (ASHRAE, 2014:33.19).

Page 19: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

2

Bagian kulkas terdiri atas beberapa komponen utama diantaranya

(1) kompresor, (2) kondensor, (3) filter-drier, (4) pipa kapiler, (5) katup ekspansi,

dan (6) evaporator. Bagian kulkas sebagai komponen bantu adalah (1) thermostat,

(2) bimetal, (3) defrost timer, (4) heater, (5) kipas, dan (6) overload. Siklus

refrigerasi di representasikan menggunakan pH diagram yaitu hubungan antara

absolute pressure dengan specific enthalpy pada gambar dibawah ini.

Gambar 1.1 Kerangka pH Diagram R-22

sumber: (Wang, 2000:9.18)

Gambar 1.1 adalah kerangka pH diagram R-22 / HCFC-22. Hubungan

antara pressure dan enthalphy dinyatakan dalam skala logaritmik ordinat. Garis

saturated liquid line (garis cair jenuh) memisahkan cairan subcooled liquid dari

daerah dua fasa dimana refrigerant uap dan liquid yang berdampingan. Saturated

vapor line (garis uap jenuh) memisahkan daerah dua fase dari superheated vapor.

Page 20: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

3

Pemetaan daerah tersebut digunakan untuk mengetahui perubahan fasa

refrigerant. Perubahan fasa mempengaruhi perubahan tekanan dan temperatur pada

siklus refrigerant. Refrigerant mengalami perubahan dari cair ke gas, dan

berlangsung secara progresif dari arah kiri ke kanan hingga kembali lagi ke cair.

Gambar 1.2 dibawah ini menjelaskan bagaimana nilai konstan temperatur dan nilai

konstan tekanan pada pH diagram.

Gambar 1.2 Tekanan, Suhu, dan Entalphi pada pH Diagram

sumber: (Sapto & Hasan, 2008:128)

Berdasarkan gambar 1.2 terlihat garis constant quality didekat garis saturasi

cair. Garis ini menunjukkan perbandingin jumlah refrigerant cair dan gas. Tertera

10% itu artinya kualitas campuran refrigerant cair dan gas adalah 10% yang berarti

10% masa refrigerant berupa gas dan 90% masa refrigerant berupa cairan atau

liquid.

Page 21: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

4

Garis horizontal constant pressure dan constant temperature merupakan

garis konstan yang nilainya sama, begitu pula garis entalphi secara vertikal. Garis

constant temperature pada daerah subcooled dinyatakan dengan garis vertikal

memotong garis saturated liquid dan parallel dengan garis constant enthalphy.

Perubahan fasa refrigerant pada bagian tengah berlangsung pada suhu dan

tekanan konstan sehingga garis constant temperature paralel dengan garis constant

pressure. Pada garis saturated vapor, garis constant temperature berbelok arah lagi

dan pada daerah superheated region, kurva garis constant temperature menurun

curam ke bagian dasar chart. Bagian daerah superheated ada garis constant entropy

yang diagonal hampir tegak lurus dengan garis constant volume berbentuk garis

lengkung ke atas melalui garis saturated vapor (Sapto & Hasan, 2008:129).

Gambar 1.3 Proses Refrigerasi pada pH Diagram

sumber: (Sapto & Hasan, 2008:130)

Page 22: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

5

Arah aliran refrigerant dari titik A ke titik B refrigerant tidak mengalami

perubahan fasa karena pada saat tersebut refrigerant yang keluar dari titik A

(kondensor) menuju ke katup expansi. Kerja ekspansi adalah menurunkan tekanan

dan suhu dari 9,61 bar dengan suhu 40ºC ke 2,61 bar dengan suhu -5ºC tanpa

merubah fase refrigerant pada daerah subcooled liquiq. Proses pemampatan katup

expansi disebut proses ekspansi adiabatic. Proses adiabatic merupakan sebuah

proses dimana tidak adanya perubahan nilai entalphi. Namun, katup ekspansi pada

kulkas terdiri dari filter-drier dan pipa kapiler.

Menurut (Daryanto, 2007:153) filter-drier atau saringan-pengering

merupakan alat yang digunakan untuk menyerap dan menyaring semua kotoran

yang ikut terbawa dengan refrigerant dari kondensor. Kotoran yang diserap

ditujukan agar partisi kotoran refrigerant tidak menyumbat pipa kapiler. Residu

tersebut dapat terserap selama bahan pendingin bersirkulasi didalam pemipaan.

Adapun macam-macam residunya antara lain adalah air, uap air, asam, hasil uraian

minyak pelumas, dan endapan-endapan. Pipa kapiler merupakan alat untuk proses

pengkabutan refrigerant dengan pemampatan diameter ruang yang lebih kecil

sehingga suhu dan tekanan turun tanpa merubah fasa dari refrigerant yang

melaluinya.

Proses selanjutnya adalah proses evaporasi dari titik B ke titik C. Penguapan

tersebut digunakan untuk proses perpindahan panas di bagian freezer dan kabin

kulkas. Kondisi arah aliran titik B ke titik C disebut dengan efek refrigerasi

(refrigerating effect) atau 𝑞e. Berdasarkan Gambar 1.3 refrigerant yang mengalir

Page 23: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

6

dari titik B ke titik C tidak mempunyai perubahan atas suhu dan tekanannya. Akan

tetapi nilai entalphinya menjadi lebih tinggi.

Proses selanjutnya dari titik C ke titik D disebut kompresi isentropik. Proses

kompresi menggunakan kompresor untuk mengubah refrigerant gas temperatur

rendah ke temperatur tinggi (Althouse, Turnquist, & Bracciano, 2004:131). Proses

kompresi isentropik berlangsung pada entropi konstan sehingga tidak ada

perubahan entropi selama proses kompresi, maka entropi titik C sama dengan

entropi titik D. Hal ini disimpulkan bahwa titik D dapat dipetakan pada ph-chart

atau ph Diagram mengikuti garis constant entropi dari titik C ke titik D pada

tekanan kondensasi. Garis DE merupakan panas sensibel yang berlangsung

sebelum masuk ke proses kondensasi. Proses kondensasi merupakan proses heat

release atau penukar panas ke udara bebas yang berlangsung di kondensor. Proses

kondensasi yang ada di titik E ke titik A ini berada pada suhu tinggi (panas laten).

Tekanan tinggi pada kondensor mempengaruhi kinerja mesin kompresor

(Bogdanovska, Molnar, & Fedorko, 2018:17).

Coefficient of performance (COP) merupakan perbandingan antara

kapasitas pendinginan dengan daya kompresor. Jika mesin pendingin mempunyai

nilai COP tinggi berarti mesin tersebut mempunyai kapasitas pendinginan yang

besar tetapi daya yang digunakan kompresor kecil (Santosa, Nadjib, Thoharuddin,

& Riza, 2017:194). Nilai COP dapat digunakan untuk menganalisis kinerja mesin

pendingin sistem kompresi uap (Wang, 2000:9.21). COP yang tinggi merupakan

sebuah tindakan untuk menyelamatkan bumi dari Global Warming Potential

(GWP) (Baskaran & Mathews, 2012:1). Disimpulkan bahwa COP merupakan suatu

Page 24: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

7

ukuran efisiensi pengoperasian sistem pendingin untuk digunakan sebagai standar

energi minimum pada mesin pendingin.

Tabel 1.1 Nilai Ozon Depletion Potential (ODP) Refrigerant

Sumber: (Wang, 2000:9.7)

Perbandingan antara kapasitas pendinginan dengan daya yang dikonsumsi

oleh peralatan tersebut sangat dibutuhkan pada kehidupan sehari-hari. Konsumsi

daya yang kecil akan menghemat biaya yang dikeluarkan untuk listrik. Apabila

daya listrik besar dengan penggunaan sistem pendingin domestik itu tinggi, maka

cost yang dikeluarkan oleh pengguna akan semakin membludak. Pentingnya nilai

efisiensi agar menghemat energi yang dikeluarkan. Menurut (ASHRAE,

2014:43.6), COP dapat ditingkatkan dengan banyak variasi, kombinasi, dan

adaptasi yang memungkinkan untuk dikembangkan dari sistem dasar agar lebih

hemat energi. Semakin tinggi nilai COP maka semakin efisien sebuah mesin

pendingin (Candela & W, 2014:163).

Page 25: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

8

Ada beberapa kondisi yang menyebabkan nilai COP menjadi turun. Salah

satunya adalah ketidakseimbangan sistem. Hal ini terjadi karena umur komponen

yang sudah tua atau sudah dalam masa pergantian komponen baru dan atau

kegagalan fungsi komponen. Jika hal tersebut terjadi maka nilai COP yang

sebelumnya tinggi akan menjadi rendah. Nilai COP meningkat ketika ada

peningkatan subcooling akan tetapi menurun karena panjang tabung pipa kapiler,

rasio tekanan, dan peningkatan superheat (Fatouh & Abou-Ziyan, 2018:23). Nilai

COP yang mempunyai beban cenderung lebih tinggi daripada tanpa beban dengan

menambahkan komponen filter-drier, alat pengukur suhu, dan tekanan

(Kusbandono & Purwadi, 2015:79).

Filter-drier difungsikan untuk menghilangkan kontaminan berbahaya di

dalam pemipaan. Kelembaban dan zat asing adalah kontaminan paling umum yang

ada pada sistem pendingin. Filter-drier yang tidak dapat menyaring dengan

semestinya dapat menyebabkan reaksi antara pelumas dan zat pendingin. Hal ini

akan membentuk suatu zat asam yang mengakibatkan tekanan yang lebih dan korosi

pada lapisan dalam tembaga (Baldos, 2014:22). Menurut (ASHRAE, 2014:1.32),

filter-drier harus berukuran cukup untuk memastikan penyaringan bahan asing

tanpa penurunan tekanan yang berlebihan.

Jika aliran dari kondensor yang masuk ke evaporator kotor maka akan

menyebabkan superheat lebih tinggi dan kegagalan kipas kondensor sehingga kerja

kompresor lebih berat (Zalsman, 2010). Menurutnya filter-drier dapat menentukan

sejumlah aliran tertentu setelah titik kesetimbangan pengeringan atau equilibrium

point dryness tercapai antara liquid dalam refrigerant yang masuk dan keluar

Page 26: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

9

melewati filter tersebut. Tingkat adsorpsi yang menggunakan mesh 3R pada

flocculent HA dapat mencapai kesetimbangan dengan cepat (Xu, Gu, & Chen,

2013:133).

Penelitian tentang filter-drier yang dilakukan oleh (Sahni, Hallisey,

Morgan, Strong, & Chaudhuri, 2012:239) pengeringan dengan sistem khas manik-

manik kaca secara numerik disimulasikan menggunakan sifat material yang sesuai

berpengaruh pada suhu dinding, level pengisi, dan kecepatan impeller didalam

filter-drier. Suhu dinding yang tinggi menunjukan peningkatan laju pengeringan

dan kenaikan dalam suhu rata-rata, sehingga total waktu pengeringan menjadi

turun. Peningkatan volume pengisi filter-drier pada suhu dan kecepatan dinding

konstan menghasilkan penurunan laju pengeringan. Pengembangan penelitian

tersebut dengan model yang berbeda didapakan kondisi pengeringan yang optimal

bergantung pada parameter operasi dan sifat materialnya (Sahni & Chaudhuri,

2013:47). Berikut adalah gambar bentuk filter-drier yang dijual di pasaran.

(Anonim, 2018)

(SHARP, 2019)

(Anonim, 2019)

Gambar 1.4 Filter-drier

sumber: (https://www.hvacpartners.com)

Page 27: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

10

Filter-drier pada kulkas memiliki beberapa macam bentuk dan isian

didalamnya serta memiliki berbagai macam ukuran panjang ataupun keluaran

(outlet). Hal ini digunakan sebagai pilihan atas efisiensi peralatan ekspansi. Filter-

drier mempunyai jenis isian mesh ataupun tidak berisi mesh (isi kosong). Filter-

drier dapat mudah ditemukan dalam marketplace dengan harga terjangkau tidak

sampai ratusan ribu harga satu buahnya.

Tabel 1.2 Katalog Produk Filter-drier hvacpartners.com

Sumber: (https://dms.hvacpartners.com/docs/1006/Public/0E/STRNRS-

VIB_ABSRB-PRSS_CNTR_REG.pdf)

Varian filter-drier yang dirancang untuk menjebak partikulat dalam

pendingin sangat beragam dari dimensi inlet 1/4” hingga 3/8” serta tersedia dengan

pilihan 1 atau 2 atau 3 dan atau 4 outlet dengan dimensi outlet 0,093 hingga 3/8”.

Ditambah isian yang berisi mesh S.S ataupun yang tidak berisi mesh (isi kosong).

Page 28: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

11

Berdasarkan uraian singkat latar belakang sebelumnya tertera jelas bahwa

coefficient of performance (COP) dapat dipengaruhi oleh berbagai aspek. Salah

satunya penggunaan filter-drier pada sistem kulkas. Berbagai macam dimensi

outlet dan panjang filter-drier memungkinkan untuk berpengaruh terhadap aliran

keluaran yang menuju ke pipa kapiler. Jika COP tinggi maka efektifitas kerja mesin

juga tinggi. Variasi yang dilakukan yaitu pengurangan panjang 2cm dan

penambahan panjang 2cm dari filter-drier asli bawaan pabrikan 7cm, sehingga

panjang filter-drier yang digunakan pada penelitian adalah 5cm, 7cm, dan 9cm.

Perubahan tersebut didasari perbandingan dari (Homzah, Hendradinata, & Akui,

2017) yang juga meneliti tentang alat ekspansi yaitu pipa kapiler. Filter-drier

merupakan salah satu bagian dari alat ekspansi yang berfungsi untuk menurunkan

tekanan. Variasi yang hanya pengurangan dan penambahan panjang masing-masing

2cm dari filter-drier pabrikan diambil dari perbandingan variasi panjang pipa

kapiler oleh Homzah, 2017. Filter-drier bawaan hanya mempunyai panjang sekitar

±7cm dan pipa kapiler bawaan dari 200 – 300 cm. Variabel variasi filter-drier yang

digunakan pada penelitian ini adalah filter isi dengan masing-masing panjang 5cm,

7cm, dan 9cm sehingga ada 3 buah variabel yang digunakan untuk pengambilan

data. Berdasarkan permasalahan tersebut peneliti tertarik untuk meneliti hasil nilai

COP, tekanan, temperatur evaporasi, dan kuat arus running setelah penggantian

filter isi panjang 5cm dan 9cm.

Page 29: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

12

1.2 Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat ditentukan identifikasi

permasalahan yang relevan dalam penelitian ini yaitu:

1. Adanya pengaruh filter-drier terhadap nilai COP sebuah lemari

pendingin.

2. Jika dilakukan servis terhadap lemari pendingin maka otomatis

mengganti filter-drier baru. Dikarenakan jenis panjang filter-drier di

pasaran sangat beragam, teknisi hanya asal mengganti tanpa mengetahui

seberapa panjang filter-drier yang dibutuhkan di lemari pendingin

tersebut.

3. Jika filter-drier pada kulkas terdapat masalah karena adanya

penyumbatan, maka keseimbangan sistem dapat berubah dan tingkat

efisiensi menurun sebab penyumbatan filter-drier menimbulkan tekanan

yang abnormal.

1.3 Pembatasan Masalah

Adapun batasan masalah dalam penyelesaian identitas masalah diatas untuk

menghindari penyimpangan pada penyampaian dari tema pokok yaitu variasi filter-

drier adalah:

1. Lemari pendingin yang digunakan adalah merek SHARP 172 L model

SJ-195MD, 2 pintu no frost, dan menggunakan refrigerant R-134a.

2. Nilai data diteliti pada saat awal dijalankan hingga 100 menit pengujian.

3. Nilai data diambil setelah menit ke-1 pada saat dilakukan pengujian.

Page 30: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

13

4. Nilai data menit 1 – 10 dilakukan proses video, menit ke 11 – 100

dilakukan secara manual.

5. Pengambilan data dilakukan pada saat keadaan tanpa beban aktual di

dalam kabin kulkas.

6. Pengambilan data diambil setelah melakukan validasi pengisian

refrigerant.

7. Bagian yang diperpanjang dan diperpendek ada pada bagian tengah

dengan dipotong serta sambung menggunakan teknik swagging.

8. Kompresor yang digunakan adalah standar bawaan pabrik.

9. Semua filter-drier yang digunakan untuk pengujian adalah filter isi

dengan diameter ¾ cm dan keadaan normal ditentukan filter-drier

dengan panjang 7cm.

10. Hasil pengambilan data berupa nilai kuat arus saat running, tekanan

(psig) suction dan discharge, temperatur refrigerant, temperatur saat

evaporasi, kabin atas bawah, dan temperatur pipa luar suction discharge.

11. Nilai COP diambil dari sampel menggunakan teknik random sampling

pada menit-menit yang terpilih sebanyak 5 sampel per variabel yaitu 2

saat menit awal, 1 tengah, dan 2 akhir.

12. Jika saat keadaan defrost menyala ditengah-tengah pengujian, maka

defrost akan di matikan secara manual dan diambil menit lanjutan

setelah temperatur kabin sudah sama seperti sebelum defrost.

13. Pengisian tidak dilakukan dengan alat timbang refrigerant digital, akan

tetapi berdasarkan tekanan manifold (psig) sebesar 5-10 psi.

Page 31: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

14

1.4 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat ditentukan rumusan masalah

dalam penelitian ini yaitu:

1. Berapa nilai COP, tekanan, temperatur evaporasi, dan kuat arus running

setelah penggantian filter-drier isi panjang 5cm dan 9cm?

1.5 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian berdasarkan rumusan masalah diatas yaitu:

1. Mengetahui nilai COP, tekanan, temperatur evaporasi, dan kuat arus

running setelah penggantian filter-drier isi panjang 5cm dan 9cm.

1.6 Kegunaan Penelitian

Diharapkan setelah selesainya penelitian ini bisa bermanfaat bagi:

a. Bagi Mahasiswa

Dapat memahami langkah-langkah dalam menghitung nilai COP

dengan benar

b. Bagi Peneliti

Dapat mengetahui perbedaan penggunaan variasi filter-drier panjang

5cm dan 9cm dengan panjang normal 7cm.

c. Bagi Teknisi

Dapat menjadi pertimbangan ketika pelayanan kepada customer tentang

pentingnya memilih peralatan yang sesuai sehingga tingkat efisiensi

menjadi lebih tinggi

Page 32: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

15

1.7 Penegasan Istilah

“Variasi Filter-drier Terhadap Coefficient Of Performance (COP) Lemari

Pendingin 172 Liter Merek SHARP” memiliki definisi sebagai berikut:

1. Variasi adalah tindakan atau hasil perubahan dari keadaan semula

namun mempunyai perbedaan bentuk atau rupa (dalam KBBI daring).

2. Filter-drier adalah bagian dari alat ekspansi yang berada diantara

kondensor dan pipa kapiler. Alat ekspansi kulkas ada dua yaitu filter-

drier dan pipa kapiler. Alat ekspansi terletak diantara kondensor dan

evaporator. Fungsi dari alat ekspansi adalah menurunkan tekanan tanpa

merubah nilai entropi.

3. Coefficient of performance (COP) adalah istilah yang digunakan dalam

perbandingan untuk mengetahui tingkat efektifitas kerja mesin

pendingin.

4. R-134a adalah salah satu jenis refrigerant dengan keluarga

hidrochloroflourocarbon (HCFC) yang lebih ramah lingkungan dengan

nilai ozon depleting potential (ODP) sama dengan nol.

5. Diagram Entalphi mempunyai nama lain Diagram Mollier, pH Diagram,

Diagram pH, ph-chart, dan Diagram Tekanan-Entalphi. Diagram ini

menunjukkan karakteristik dari refrigerant, sehingga dapat menyatakan

hubungan antara tekanan (P) dengan entalphi (i) atau (h). Entalphi

dinyatakan sebagai absisa dengan satuan i atau h atau kJ/kg, sedangkan

tekanan (P) dinyatakan dengan satuan psi atau bar.

Page 33: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

16

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Kajian Pustaka

(Fatouh & Abou-Ziyan, 2018:23) menjelaskan bahwa nilai coefficient of

performance (COP) meningkat ketika derajat subcooling yang tinggi, akan tetapi

mengalami penurunan dikarenakan panjang tabung pipa kapiler, rasio tekanan

kerja, dan peningkatan derajat superheat. Peralatan ekspansi kulkas rumah tangga

merupakan sumber 88% dari total kehilangan eksergi.

(Santosa et al., 2017:202) mengatakan nilai COP yang tinggi dapat dicapai

dengan kerja kompresor minimum namun memiliki kapasitas pendinginan yang

maksimum. Penelitiannya mengkondisikan variasi massa aliran air yang dialirkan

ke evaporator dengan alat rotameter air. Perangkat dari eksperimen tersebut

ditambahkan orifice, bagian uji, pemanas listrik, termokopel, dan beberapa

pengukur tekanan untuk mengumpulkan data ukur. Berdasarkan data ukur tersebut

digunakan untuk menghitung daya kompresor dan kapasitas pendinginan.

(Kusbandono & Purwadi, 2015:85) mendefinisikan bahwa nilai COP yang

memiliki muatan cenderung lebih tinggi daripada keadaan tanpa beban dengan

menambahkan komponen filter-drier, pengukur suhu, dan tekanan.

(Baldos, 2014:22) mengatakan bahwa filter-drier yang tidak dapat

menyaring dengan semestinya dapat menyebabkan reaksi antara pelumas dan zat

pendingin. Hal ini akan membentuk suatu zat asam yang mengakibatkan tekanan

Page 34: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

17

yang lebih dan korosi pada lapisan dalam tembaga sehingga memungkinkan untuk

timbul ketidakseimbangan aliran di dalamnya.

(Xu et al., 2013:133) menjelaskan bahwa filter-drier dapat menentukan

sejumlah aliran tertentu setelah titik kesetimbangan kering tercapai antara cairan

dalam zat pendingin yang masuk dan keluar dari filter. Level adsorbsi

menggunakan mesh 3R pada flocculent HA dapat mencapai keseimbangan dengan

cepat.

(Sahni & Chaudhuri, 2013:48) menemukan adanya perbedaan tentang

variasi parameter operasi saat meningkatkan laju pengeringan pada filter-drier

terdapat peningkatan suhu dan waktu pengeringan berkurang. Hal ini disebabkan

parameter operasi dilakukan dengan sifat material yang berbeda sehingga

didapatkan perbedaan hasil dari pengeringan tersebut. Karakteristik friksi atau

gesekan didalam suatu filter mempengaruhi aliran dalam tersebut.

(Sahni et al., 2012:239) menerapkan penelitian pada filter-drier yang

dikeringkan secara numerik dengan sistem manik-manik kaca yang disimulasikan.

Properti material berpengaruh pada suhu dinding, level pengisi, dan kecepatan

impeller di dalam filter-drier. Suhu dinding yang tinggi menunjukkan peningkatan

laju pengeringan dan peningkatan suhu rata-rata sehingga waktu pengeringan turun.

Page 35: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

18

2.2 Teori Penunjang

2.2.1 Siklus Refrigerasi dan Pengkondisian Udara

Siklus refrigerasi untuk pengkondisian udara dingin adalah siklus refrigerasi

kompresi uap dan siklus adsorpsi (Arismunandar & Saito, 2005:95). Pada

umumnya penerapan teknik pengkondisian udara digunakan sebuah kenyamanan

pengguna. Penerapan tersebut dapat dijumpai pada perhotelan, perkantoran, rumah

tinggal, sekolah, rumah sakit, dan pusat perbelanjaan.

2.2.1.1 Sistem Kompresi Uap

Siklus ini merupakan siklus looping. Siklus kompresi uap ini melalui proses

tekan kemudian diembunkan menjadi cairan kemudian, lalu melalui proses

penurunan tekanan agar cairan tersebut dapat menguap kembali. Sistem kompresi

uap sederhana digambarkan sebagai berikut.

Gambar 2.1 Sistem Kompresi Uap

Sumber: (Stoecker & Jones, 1992:187)

Refrigerant ditekan menggunakan kompresor sehingga tekanannya menjadi

tinggi berbentuk uap dan mempunyai temperatur tinggi lalu masuk ke kondensor

untuk didinginkan oleh udara sehingga tekanan berbentuk cairan dan temperatur

menjadi turun. Setelah melalui proses tersebut, refrigerant akan mengalir ke katup

Page 36: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

19

ekspansi untuk menurunkan tekanan refrigerant. Penurunan tekanan dan

temperatur rendah akhirnya berada pada evaporator untuk menyerap kalor. Hal ini

disebut proses evaporasi. Siklus refrigerant tersebut kembali berulang.

2.2.1.2 Siklus Refrigerasi Carnot

Siklus Refrigerasi Carnot ini merupakan kebalikan dari mesin Carnot

(Wang, 2000:9.19). Mesin Carnot bekerja pada temperatur tinggi. Siklus Carnot

digambarkan sebagai berikut.

Gambar 2.2 Siklus Mesin Carnot

Sumber: (Giancoli, 2014:423)

Mesin panas bekerja dalam satu siklus, dan siklus untuk mesin Carnot

teoritis dimulai pada titik “a” pada diagram PV untuk gas yang ideal. (1) Gas

pertama kali diperluas secara isothermal dengan menambahkan panas 𝑄𝐻,

disepanjang jalur “ab” pada suhu 𝑇𝐻. (2) Selanjutnya gas mengembang secara

Page 37: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

20

adiabatik dari “b” ke “c” tidak ada panas yang ditukar, tetapi suhunya turun menjadi

𝑇𝐿. (3) Gas kemudian dikompresi pada suhu konstan 𝑇𝐿 jalur “cd”, dan panas 𝑄𝐿

mengalir keluar. (4) Akhirnya, gas dikompresi secara adiabatik pada jalur “da” dan

kembali ke keadaan semula

Mesin Carnot menerima kalor dalam temperatur tinggi kemudian energi

tersebut diubah menjadi suatu kerja dan sisa energinya dibuang ke penampang

panas di temperatur rendah, sedangkan siklus refrigerasi Carnot menerima energi

pada temperatur rendah dan mengeluarkan energi saat temperatur tinggi. Diagram

suhu-entropi pada siklus refrigerasi Carnot disajikan sebagai berikut

Gambar 2.3 Diagram Suhu-Entropi Siklus Refrigerasi Carnot

Sumber: (Stoecker & Jones, 1992:179)

Proses 1-2 merupakan kompresi adiabatik, lalu proses 2-3 adalah pelepasan

kalor isothermal. Proses ekspansi adiabatik terjadi pada 3-4 dan proses 4-1

merupakan penguapan kalor isothermal. Seluruh proses pada siklus refrigerasi

carnot secara termodinamika bersifat reversibel yaitu proses kompresi dan ekspansi

bersifat isentropik.

Page 38: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

21

2.2.1.3 Siklus Kompresi Uap Ideal

Siklus kompresi uap ideal disebut juga siklus teoritis. Diagram ini

merupakan diagram tekanan-entalphi siklus kompresi uap. Gambar berikut

dijelaskan sebagai berikut.

Gambar 2.4 Diagram Tekanan-Entalphi Siklus Kompresi Uap

Sumber: (Stoecker & Jones, 1992:187)

Secara teoritis, proses tersebut mengasumsikan beberapa proses yaitu:

- 1-2 Proses kompresi adiabatik dan reversibel dari uap jenuh menuju

tekanan kondensor

- 2-3 Proses pelepasan kalor reversibel pada tekanan konstan sehingga

menyebabkan penurunan panas lanjut dan pengembunan refrigerasi.

- 3-4 Proses ekspansi unreversibel pada entalphi konstan dari fasa cair jenuh

menuju evaporator.

- 4-1 Proses penambahan kalor reversibel pada tekanan konstan sehingga

terjadi penguapan menuju uap jenuh.

Page 39: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

22

2.2.1.4 Siklus Kompresi Uap Aktual

Siklus kompresi uap aktual atau yang sebenarnya adalah berbeda dari siklus

ideal (teoritis). Pada siklus yang sebenarnya terjadi pemanasan lanjut uap

refrigerant yang meninggalkan evaporator sebelum masuk ke kondensor. Hal ini

akibat adanya alat ekspansi yang digunakan dan atau penyerapan kalor di jalur hisap

kompresor. Refrigerant cair mengalami pendinginan lanjut atau (subcooled)

sebelum masuk ke katup ekspansi. Alat ekspansi yang dimaksud adalah pipa kapiler

dan filter-drier (Fatouh & Abou-Ziyan, 2018:30).

Gambar 2.5 Perbandingan Antara Diagram Siklus Kompresi Uap Ideal dengan

Aktual

Sumber: (Stoecker & Jones, 1992:191)

Perbedaan yang paling mencolok antara kedua siklus tersebut terletak pada

penurunan tekanan didalam kondensor dan evaporator. Siklus kompresi uap ideal

tidak mengalami penurunan tekanan, tetapi penurunan tekanan justru terjadi pada

siklus kompresi uap aktual. Hal ini terjadi akibat gaya gesek antara refrigerant

dengan dinding pipa.

Page 40: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

23

2.2.2 Filter-drier

Filter-drier difungsikan untuk menghilangkan kontaminan berbahaya di

dalam pemipaan (Daryanto, 2007:153). Kelembaban dan zat asing adalah

kontaminan paling umum yang ada pada sistem pendingin. Filter-drier yang tidak

dapat menyaring dengan semestinya dapat menyebabkan reaksi antara pelumas dan

zat pendingin. Panjang filter-drier memungkinkan pengaruh terhadap tekanan

refrigerant.

2.2.3 Diagram Mollier (Diagram Tekanan-Entalphi)

Menurut (Arismunandar & Saito, 2005:105), diagram Mollier adalah nama

lain dari diagram entalphi. Diagram ini menunjukkan karakteristik dari refrigerant,

sehingga dapat menyatakan hubungan antara tekanan (P) dengan entalphi (i) atau

(h). Entalphi dinyatakan sebagai absisa dengan satuan i atau h atau kJ/kg.

Berdasarkan pernyataan diatas, dikarenakan karakteristik setiap jenis refrigerant

berbeda maka diagram yang harus digunakan adalah diagram yang sesuai dengan

refrigerant yang ada pada sistem. Bentuk diagram entalphi secara umum

digambarkan sebagai berikut.

Gambar 2.6 Keterangan Diagram Mollier (Tekanan-Entalphi)

Sumber: (Arismunandar & Saito, 2005:106)

Page 41: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

24

Diagram Tekanan-Entalphi dibagi menjadi tiga bagian untuk pembeda

tingkat keadaan fasa refrigerant superdingin (sub-cooled), uap basah, dan uap

superpanas (superheat vapor).

2.2.4 Coefficient Of Performance (COP)

Menurut (Fatouh & Abou-Ziyan, 2018), analisis energi kulkas dilakukan

dengan mempertimbangkan siklus pendinginan. Nilai COP dihasilkan dari

perbandingan antara kapasitas pendinginan dengan konsumsi daya kompresor yang

didapatkan dari siklus pendinginan. Kapasitas pendinginan evaporator atau biasa

disebut efek refrigerasi (𝑞𝑒) dan beban panas kondensor (𝑞𝑐) ditentukan dari

persamaan 1 dan 2 berikut.

𝑞𝑒 = 𝑚(ℎ6 − ℎ5) (1)

𝑞𝑐 = 𝑚(ℎ2 − ℎ3) (2)

Laju kerja kompresor secara teoritis (𝑊) ditentukan menggunakan

persamaan 3 berikut ini.

𝑊 = 𝑚(ℎ2 − ℎ1) (3)

Sedangkan panas yang ditransfer dalam penukar sisi-suction (𝑄ℎ𝑒𝑥) dari

aliran cairan panas dari kondensor ke aliran uap dingin keluar evaporator

menggunakan persamaan 4 berikut.

𝑄ℎ𝑒𝑥 = 𝑚ℎ(ℎ3 − ℎ4) = 𝑚𝑐𝑜(ℎ1 − ℎ6) (4)

Laju aliran massa refrigerant aktual yang diukur disimbolkan sebagai (𝑚)

Page 42: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

25

dan (ℎ) adalah entalphi spesifik refrigerant pada titik siklus yang ditunjukkan pada

gambar 2.7 berikut ini

Gambar 2.7 a Diagram Skematik Komponen Kulkas

sumber: (Fatouh & Abou-Ziyan, 2018:30)

Gambar 2.7 b Diagram pH Kulkas

sumber: (Fatouh & Abou-Ziyan, 2018:30)

Lemari es dalam kondisi tunak besarnya 𝑚ℎ = 𝑚𝑐𝑜 = 𝑚 sehingga

persamaan 4 berubah menjadi

𝑄ℎ𝑒𝑥 = 𝑚(ℎ3 − ℎ4) = 𝑚(ℎ1 − ℎ6) (5)

Page 43: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

26

Rasio tekanan (𝑃𝑅), efisiensi volumetrik (𝜂𝑣) dan efisiensi isentropik (𝜂𝑖𝑠)

dievaluasi menggunakan persamaan 6-8 berikut

𝑃𝑅 =𝑝𝑐

𝑝𝑒 (6)

𝜂𝑣 =𝑚

𝑚𝑡ℎ (7)

𝜂𝑖𝑠 =𝑤𝑖𝑠

𝑤=

ℎ2𝑠 − ℎ1

ℎ2 − ℎ1 (8)

Tekanan kondensor dan evaporator disimbolkan (𝑝𝑐) dan (𝑝𝑒). Laju aliran

massa refrigerant disimbolkan (𝑚𝑡ℎ) dievaluasi menggunakan persamaan 9. Kerja

spesifik isentropik (𝑤𝑖𝑠) dan kerja spesifik kompresor (𝑤) adalah perbedaan

entalphi spesifik (ℎ) refrigerant yang melintasi kompresor (lihat Gambar 2.7 b).

Kinerja keseluruhan lemari es dinilai oleh koefisien kinerja (COP) yang ditentukan

dengan persamaan 10 berikut

𝑚𝑡ℎ = 𝜌1 ∙ 𝑉𝑠𝑡 ∙ 𝑛 (9)

𝐶𝑂𝑃 =𝑞𝑒

𝑃 (10)

Dimana (𝜌1) adalah densitas refrigerant pada inlet kompresor, (𝑉𝑠𝑡) adalah

volume stroke dari silinder kompresor, dan (𝑛) adalah kecepatan kompresor (rps).

Daya listrik yang ditarik oleh kompresor (𝑃) diukur menggunakan wattmeter.

Hal ini berkaitan dengan kerja kompresor dari efisiensi mekanik kompresor

(𝜂𝑚) dan efisiensi elektrik (𝜂𝑒𝑙) motor kompresor.

𝑃 =𝑊

𝜂𝑚 ∙ 𝜂𝑒𝑙 (11)

Page 44: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

27

Menurut (Arora, 2009:82) mendefinisikan parameter untuk menghitung

efisiensi didapatkan dengan membadingkan antara prestasi kerja mesin aktual

dengan prestasi kerja mesin ideal. Prestasi aktual atau 𝐶𝑂𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 adalah nilai COP

yang sebenarnya didalam sistem dihitung dengan menggunakan diagram entalphi

sesuai dengan jenis refrigerant yang digunakan pada sistem. Prestasi aktual mesin

refrigerasi dapat diketahui menggunakan persamaan berikut ini:

𝐶𝑂𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 =𝑞𝑒

𝑤=

ℎ1 − ℎ4

ℎ2 − ℎ1 (12)

Artinya (𝑞𝑒) adalah efek refrigerasi (kJ/kg), dan (𝑤) adalah kerja kompresi

(kJ/kg). Menurut (Giancoli, 2014:426) prestasi kerja ideal dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan ideal atau biasa disebut persamaan Carnot seperti

dibawah ini:

𝐶𝑂𝑃𝑐𝑎𝑟𝑛𝑜𝑡 =𝑇𝑒

𝑇𝑘 − 𝑇𝑒 (13)

Temperatur evaporasi (𝑇𝑒) dan (𝑇𝑘) temperatur kondensasi menggunan

satuan Kelvin (K). Efisiensi mesin refrigerasi dapat diperoleh dengan mengevaluasi

nilai 𝐶𝑂𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 (12) dengan nilai 𝐶𝑂𝑃𝑐𝑎𝑟𝑛𝑜𝑡 (13).

𝜂𝑅 =𝐶𝑂𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙

𝐶𝑂𝑃𝑐𝑎𝑟𝑛𝑜𝑡× 100% (14)

2.2.5 Cara Menghitung Coefficient Of Performance (COP)

Menghitung nilai COP merupakan pemahaman pembacaan diagram

entalphi atau mollier. Perhitungan tersebut membutuhkan data tekanan hisap

(suction) dan tekanan tekan (discharge) yang terukur pada alat ukur menggunakan

Page 45: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

28

manifold gauge. Perhitungan COP relatif cukup mudah. Perkembangan teknologi

menghasilkan perhitungan menggunakan software CoolPack yang dapat diunduh

dan digunakan secara gratis. CoolPack bertujuan agar perbandingan tingkat

ketelitian dan hasil perhitungan dapat divalidasi secara kongkret. Cara manual

menggunakan diagram entalphi yang digambar dengan teliti. Peneliti menggunakan

cara manual dan digital agar perhitungan valid.

2.2.5.1 Cara Manual

Perhitungan menggunakan manual diawali dengan mencari data hisap dan

tekan pada sistem pendingin. Data hisap merupakan nilai dari garis evaporasi

(evaporation pressure) dan data tekan merupakan nilai dari garis kondensasi

(condensation pressure).

Gambar 2.8 a Garis Pressure

Setelah mengetahui kedua garis tersebut, perlu mengetahui juga bahwa Pe

adalah bersifat panas laten, dan Pc adalah bersifat panas sensibel. Panas laten

mempunyai temperatur konstan sedangkan panas sensibel mempunyai perubahan

temperatur. Garis Pe dan Pc merupakan sebuah tekanan absolut. Tekanan absolut

Page 46: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

29

adalah tekanan yang terpengaruh oleh tekanan udara luar. Secara harfiah, tekanan

absolut merupakan penjumlahan dari tekanan ukur dan tekanan atmosfer yang

dirumuskan sebagai berikut.

𝑃𝑎𝑏𝑠 = 𝑃𝑠𝑖𝑔 + 𝑃𝑎𝑡𝑚 (15)

Hal ini terjadi karena pengambilan nilai data dilihat dari kondisi jarum yang

ada pada alat ukur manifold gauge. Setelah memahami hal itu, lihat satuan yang

tertera pada diagram entalphi dan manifold gauge. Biasanya tekanan yang

dihasilkan pada alat ukur adalah satuan Psi, dan yang dibutuhkan diagram entalphi

adalah Bar. Hal ini membutuhkan konversi satuan dari Psi ke Bar.

1 𝑃𝑠𝑖 = 0,0689476 𝐵𝑎𝑟 (16)

Agar lebih memudahkan rumus untuk hasil perkiraan konversi tersebut,

hasil nilai tekanan psi yang ada dibagi dengan 14,504. Hasil setelah pembagian

tersebut telah terkonversi menjadi Bar. Setelah perhitungan data dan konversi sudah

sesuai yang dibutuhkan, maka gambarlah garis sesuai nilai yang terhitung.

Gambar 2.8 b Menggambar Garis 1-2

Page 47: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

30

Temukan titik antara garis Pe dengan garis awal uap jenuh. Pertemuan titik

tersebut di tuliskan angka 1 sebagai penanda awal proses kompresi. Gambarkan

secara sejajar dengan garis entropi (constant entropi line) terdekat dengan garis uap

jenuh hingga menyentuh garis Pc. Titik ini merupakan angka 2 seperti gambar

diatas. Setelah titik tersebut dilakukan, selanjutnya tarik garis sejajar mendatar

kekiri pada akhir pertemuan antara garis cair jenuh dengan garis Pc dan tulis dengan

angka 3. Langkah akhir gambar garis lalu tarik garis vertikal ke bawah hingga

bersinggungan dengan garis Pe dan tulislah dengan angka 4. Hal ini digambarkan

sebagai berikut.

.Gambar 2.8 c Menggambar Garis 3-4

Setelah garis 1-4 telah tersedia, lalu buatlah garis vertikal kebawah diantara

titik-titik tersebut hingga menemukan nilai h4, h1, dan h2. Hal ini digunakan untuk

perhitungan rumus (12) selanjutnya setelah membaca nilai h4, h1, dan h2 lalu

kalkulasikan menjadi nilai COP. Kelemahan dari kalkulasi secara manual adalah

membutuhkan ketelitian tinggi dan waktu yang relatif lama.

Page 48: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

31

2.2.5.2 Menggunakan Software CoolPack

CoolPack merupakan program untuk mensimulasikan, mendesain, dan

mengoptimalkan sistem yang berhubungan dengan refrigerant. Software ini

merupakan freeware sehingga dapat digunakan oleh mahasiswa dan professional.

CoolPack dikembangkan oleh Departement Teknik Mesin (MEK) bagian Energi

Termal (TES) di Technical University of Denmark (DTU). Aplikasi ini

menggunakan versi 1.33. Langkah-langkah untuk menghitung COP dari aplikasi ini

adalah sebagai berikut.

a. Jalankan program CoolPack dan untuk menghitung COP klik ikon

b. Untuk memilih refrigerant yang digunakan klik ikon

c. Pilih jenis refrigerant yang akan digunakan untuk menghitung COP klik

OK.

Gambar 2.9 Pengaturan Pilihan Jenis Refrigerant

d. Memulai pengisian data dengan cara klik Option - Input Cycle

Page 49: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

32

Gambar 2.10 Memulai Pengisian Data Perhitungan

e. Pilih tipe siklus untuk One stage karena siklus kulkas bukan siklus

bertingkat. Isikan data sesuai yang sudah diambil saat pengujian, lalu klik

update dan klik draw cycle

Gambar 2.11 Isian Data Siklus Pengujian

Page 50: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

33

f. Jika sudah maka akan muncul garis 1-4 secara otomatis seperti berikut

Gambar 2.12 Garis 1-4 Perhitungan COP

g. Jika kita ingin melihat informasi gambar tersebut klik Options – Show

Cycle Info. Jika ingin mengganti data isian siklus klik Edit Cycle dan jika

ingin menambah siklus baru untuk membedakan awalan dan akhiran dapat

menginput curve data baru dengan klik tombol Input Curve Data yang ada

pada pilihan tersebut.

Gambar 2.13 Cara Melihat Informasi Kalkulasi

Page 51: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

34

h. Nilai COP akan muncul secara otomatis seperti berikut ini, jika

menginginkan lebih detail maka isilah isian dimensi peralatan yang diuji

seperti nilai Qe [kW], Qc [kW], m [kg/s], V [m^3/h], W [kW]

Gambar 2.14 Informasi Detail Nilai Kalkulasi

Kelebihan dari penggunaan aplikasi ini yaitu lebih detail dan cepat dalam

kalkulasi serta akurat dalam peletakan gambar 1-4. Kelemahan jika menggunakan

aplikasi ini yaitu harus mensinkronkan data yang ada dengan kondisi riil lapangan

dan efek yang dicari adalah efek secara keseluruhan bukan berjangka waktu tertentu

misalnya untuk batasan menit tertentu.

2.2.6 Refrigerant

Refrigerant merupakan sebuah liquid yang mempunyai titik didih yang

sangat rendah sehingga dari perubahan fasenya tersebut dimanfaatkan untuk

menyerap panas dalam evaporator dan membuang panas saat di kondensor.

Page 52: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

35

Menurut (Arismunandar & Saito, 2005:117), persyaratan refrigerant untuk unit

refrigerasi adalah sebagai berikut:

a. Tekanan penguapan harus cukup tinggi

b. Tekanan pengembunan yang tidak terlampau tinggi

c. Kalor laten penguapan harus tinggi

d. Volume spesifik (terutama dalam fasa gas) yang cukup kecil

e. Koefisien prestasinya harus tinggi

f. Konduktivitas termal yang tinggi

g. Viskositas yang rendah dalam fasa cair maupun fasa gas

h. Konstanta dielektrika dari refrigerant yang kecil, tahanan listrik yang

besar, serta tidak menyebabkan korosi pada material isolator listrik

i. Refrigerant hendaknya stabil dan tidak bereaksi dengan material yang

dipakai dan tidak menyebabkan korosi

j. Refrigerant tidak boleh beracun dan berbau merangsang

k. Refrigerant tidak boleh mudah terbakar dan mudah meledak

l. Refrigerant harus mudah dideteksi jika terjadi kebocoran

m. Harganya tidak mahal, mudah diperoleh, dan ramah lingkungan

Refigerant era sekarang ini lebih mementingkan ramah lingkungan dan

efisiensi tinggi. Spesifikasi refrigerant yang lebih detail lihat di halaman Lampiran.

Page 53: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

36

2.3 Kerangka Berpikir

Page 54: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

78

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dengan judul Variasi Filter-drier Terhadap

Coefficient Of Performance (COP) Lemari Pendingin 172 Liter Merek SHARP

pada Laboratorium Jurusan Pendingin dan Tata Udara SMK Negeri 3 Kota

Pekalongan Tahun 2019 dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Nilai COP tertinggi ada pada penggunaan filter-drier panjang 5cm dengan

nilai 2,3 meningkat 10% dari penggunaan filter-drier panjang normal 7cm.

2. Nilai COP terendah ada pada penggunaan filter-drier panjang 9cm dengan

nilai 1,9 menurun 30% dari penggunaan filter-drier panjang normal 7cm.

3. Nilai arus penggunaan filter panjang 5cm hanya selisih 0,02A yaitu 0.53A

dengan panjang 7cm dan nilai arus penggunaan filter panjang 9cm

merupakan arus tertinggi dengan 0.64A.

4. Hasil filter paling efisien dan cepat mencapai suhu kabin berdasarkan

pengujian jika dibandingkan dengan filter-drier panjang 7cm dan 9cm

adalah filter-drier panjang 5cm.

Dapat dikatakan bahwa penggunaan filter paling optimal selama 100 menit

pengujian adalah filter-drier isi dengan panjang 5cm yang mempunyai peningkatan

nilai COP sebesar 10% selisih nilai arus 0,02A dan cepat mencapai suhu kabin di

menit ke-59 serta ada 3 kali jumlah clocking thermostat tercapai.

Page 55: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

79

5.2 Saran

Adapun saran yang dapat digunakan dalam mengembangkan penelitian

adalah sebagai berikut:

1. Agar lebih memudahkan dalam pengisian refrigerant, gunakanlah

timbangan digital refrigerant

2. Ujilah kompresor sebelum dilakukan penelitian dan uji juga kompresor

setelah dilakukan penelitian apakah efisiensi kompresor berkurang atau

masih tetap sama setelah dilakukan variasi filter-drier.

3. Cobalah penelitian ini di jenis lemari pendingin kulkas 1 pintu dengan

refrigerant R-22

4. Lakukanlah pengujian kebocoran dengan teliti agar tidak mengulangi

pekerjaan karena hasil sambungan las bocor.

Penelitian ini semoga bermanfaat bagi mahasiswa Teknik yang mempelajari

Teknik Pendingin dan Refrigerasi sehingga benar-benar memahami jelas siklus

refrigerasi, cara menghitung nilai COP, dan menggunakan diagram mollier atau

diagram entalphi. Diharapkan penelitian ini dapat dilanjutkan ke bagian yang lebih

besar lagi sehingga dapat diaplikasikan dalam kehidupan masyarakat dan dunia

industri.

Page 56: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

80

DAFTAR PUSTAKA

Althouse, A. D., Turnquist, C. H., & Bracciano, A. F. (2004). Modern

Refrigeration and Air Conditioning. Tinley Park, Illinois: The Goodheart-

Willcox Company, inc.

Anonim. (2018). REFRIGERATION STRAINERS. Retrieved from Online

website: https://dms.hvacpartners.com/docs/1006/Public/0E/STRNRS-

VIB_ABSRB-PRSS_CNTR_REG.pdf

______. (2019). Brass Manifold Gauge Set w/ Enviro-Guard Hoses w/ Quickseal

Fitt. Retrieved February 28, 2019, from Online website:

http://www.toolsource.com/manifold-gauges-c-1321_1_5/brass-manifold-

gauge-set-w-enviroguard-hoses-w-quickseal-fitt-p-111936.html

Arikunto, S. (2006). Prosedur Penelitian. Jakarta: Rineka Cipta.

Arismunandar, W., & Saito, H. (2005). Penyegaran Udara (Cet. 7). Jakaryata:

PT. Pradnya Paramita.

Arora, C. P. (2009). REFRIGERATION AND AIR CONDITIONING THIRD

EDITION (Third Edit). New Delhi: The McGraw-Hill Companies.

ASHRAE. (2014). ASHRAE HANDBOOK REFRIGERATION SI Edition (M. S.

Owen, Ed.). Atlanta: www.ashrae.org.

Baldos, G. A. (2014). Low Cost Refrigerant (R12/R-22) Recovery Equipment.

Countryside Development Research Journal, 2(01), 20–24. Retrieved from

http://ojs.ssu.edu.ph/index.php/CDRJ/article/view/15

Baskaran, A., & Mathews, P. K. (2012). A Performance Comparison of Vapour

Compression Refrigeration System Using Eco Friendly Refrigerants of

Low Global Warming Potential. International Journal of Scientific and

Research Publications, 2(9), 1–8. https://doi.org/10.1.1.375.5059

Bogdanovska, G., Molnar, V., & Fedorko, G. (2018). Failure Analysis of

Condensing Units for Refrigerators with Refrigerant R134a, R404A.

International Journal of Refrigeration.

https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2018.11.028

Candela, L. S., & W, A. G. (2014). PENINGKATAN COP (COEFFICIENT OF

PERFORMANCE) SISTEM AC MOBIL DENGAN MENGGUNAKAN

AIR KONDENSASI. JTM, 02(2), 162–171.

https://doi.org/10.3390/ma4122092

DAIKIN. (2018). Bahan Pengajaran Instalasi VRV III VRV IV R-410a

(TCDB005C ed.; IDN, Ed.). Jakarta: PT. Daikin Airconditioning

Indonesia.

Page 57: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

81

Daryanto. (2007). Merawat dan Memperbaiki Kulkas dan AC. Yogyakarta:

Pustaka Widyawati.

Fatouh, M., & Abou-Ziyan, H. (2018). Energy and exergy analysis of a household

refrigerator using a ternary hydrocarbon mixture in tropical environment-

Effects of refrigerant charge and capillary length. Applied Thermal

Engineering. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.09.008

Giancoli, D. C. (2014). PHYSICS Principles With Applications (Seventh Ed;

PEARSON, Ed.). United States of Amerika: Jim Smith.

Homzah, O. F., Hendradinata, & Akui, B. (2017). Pengaruh Variasi Panjang Dan

Diameter Pipa Kapiler Terhadap COP Pada Trainer Sistem Pendingin

Dasar. Jurnal PETRA, 3(No.1), 15–22. Retrieved from

www.jurnal.polsky.ac.id/index.php/petra/article/download/141/137/%0A

Jakni. (2016). Metodologi Penelitian Eksperimen Bidang Pendidikan. Bandung:

Alfabeta.

Kusbandono, W., & Purwadi, P. (2015). Cop mesin pendingin refrigeran

sekunder. Jurnal Penelitian, 19(1), 79–86.

Purwanto. (2007). Metodologi Penelitian Kuantitatif. Yogyakarta: Pustaka

Pelajar.

Sahni, E. K., & Chaudhuri, B. (2013). Numerical simulations of contact drying in

agitated filter-dryer. Chemical Engineering Science, 97, 34–49.

https://doi.org/10.1016/j.ces.2013.04.025

Sahni, E. K., Hallisey, J., Morgan, B., Strong, J., & Chaudhuri, B. (2012).

Quantifying drying performance of a filter dryer : Experiments and

simulations. Advanced Powder Technology, 23(2), 239–249.

https://doi.org/10.1016/j.apt.2011.03.002

Santosa, T. H. A., Nadjib, M., Thoharuddin, & Riza, M. A. (2017). Efek Variasi

Beban Pendinginan Terhadap Coefficient Of Performance (Cop) Alat Uji

Pengukuran Koefisien Evaporasi Menggunakan Refrigeran R-134A.

Jurnal Ilmiah Semesta Teknika, 20(2), 193–203.

SHARP. (2019). SJ-195MD-SR/SG Shine Series. Retrieved February 9, 2019,

from Online website: https://www.sharp-

indonesia.com/ind/product/konsumen/ref/904/SJ195MDSRSG

Stoecker, W. F., & Jones, J. W. (1992). Refrigerasi dan Pengkondisian Udara

(Edisi Kedu; S. Hara, Ed.). Jakarta: Airlangga.

Wang, S. K. (2000). Handbook of Air Conditioning and Refrigeration (Second

Edi). New York: McGraw-Hill.

Widodo, S., & Hasan, S. (2008). SISTEM REFRIGERASI DAN TATA UDARA

Page 58: VARIASI FILTER-DRIER TERHADAPlib.unnes.ac.id/36789/1/5301415007_Optimized.pdf · 2020. 6. 15. · VARIASI FILTER-DRIER TERHADAP COEFFICIENT OF PERFORMANCE (COP) LEMARI PENDINGIN 172

82

JILID I. Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.

Xu, D., Gu, C., & Chen, X. (2013). Adsorption and removal of acid red 3R from

aqueous solution using flocculent humic acid isolated from lignite.

Procedia Environmental Sciences, 18, 127–134.

https://doi.org/10.1016/j.proenv.2013.04.017

Zalsman. (2010, June). FILTER-DRIERS. Parker Hannifin Ltd, Refrigeration and

Air Conditioning Europe, (Race Catalogue 40-10 UK).